Comment lancer un cycle
- 01Choisissez la couche.La barre d'onglets bascule entre Ideal gas et Real fluid ; chaque couche a sa propre route,
/engineering/cycles/ideal et /engineering/cycles/real. - 02Fixez l'état et les paramètres du cycle.Les cycles idéaux partagent un fluide de travail, la température d'entrée T₁ en kelvin et la pression p₁ en kPa ; chaque onglet ajoute ses propres champs — r et q_in pour Otto et Atkinson, r et r_c pour Diesel, r_p, T₃ et les réglages de pertes pour Brayton, T_h et T_c pour Carnot et Stirling.
- 03Lisez les cartes avant les courbes.Rendement, borne de Carnot, travail net, chaleur entrante/sortante et pression moyenne effective se trouvent au-dessus du tableau d'états et des tracés P-v / T-s ; une bande en dessous reprend Atkinson, Otto et Diesel au même r et à la même chaleur fournie.
- 04Pilotez les cycles à fluide réel.Rankine s'ouvre à 3 MPa / 350 °C → 75 kPa, avec resurchauffe en option ou un réchauffeur d'eau d'alimentation ouvert (la resurchauffe l'emporte) ; froid et pompe à chaleur partagent un cycle au R134a. Ajoutez un débit massique ou une charge de refroidissement pour kW/MW, ou chargez CoolProp pour des propriétés de niveau REFPROP.
Lectures calculées
Toutes les lectures sont l'affichage du panneau lui-même.
| Entrée |
Lectures affichées |
| Otto : r = 8, T₁ = 300 K, p₁ = 100 kPa, q_in = 1800 kJ/kg |
η 56.472%, borne de Carnot 90.619%, w_net 1,016.5 kJ/kg, MEP 1,349.3 kPa, état 3 3197.91 K |
| Diesel : r = 18, r_c = 2 |
η 63.158%, w_net 604.8 kJ/kg |
| Brayton : r_p = 8, T₃ = 1300 K |
η 44.796% ; η_c 0.8 / η_t 0.85 → 27.411% ; régénération ε = 0.8 → 54.912% |
| Atkinson : r = 8, q_in = 1800 kJ/kg |
η 66.637% |
| Rankine : 3 MPa / 350 °C → 75 kPa |
η 25.80%, w_turbine 686.2 / w_pump 3.03 kJ/kg, titre 0.863, 20 kg/s → 13.663 MW |
| R134a : −20 °C / 40 °C |
COP 2.58, COP_hp 3.58, q_evap 130.15 kJ/kg, titre au détendeur 0.389, charge 3.5 kW → 1.356 kW |
À 15 MPa / 600 °C → 10 kPa, la resurchauffe fait passer le rendement de 41.59% à 43.47% et le titre à la sortie de 0.72 à 0.92.
Ce que supposent les chiffres
La couche idéale est une analyse à air froid : γ constant, cp et cv constants, processus réversibles, donc le rendement d'Otto et de Brayton ne dépend que des rapports, pas de la chaleur ajoutée. La couche à fluide réel interpole des tables de saturation intégrées (eau, R134a) et un modèle de surchauffe en gaz parfait, en marquant le résultat comme données de repli ; CoolProp le remplace par des équations d'état d'énergie libre de Helmholtz. Chaque cycle est vérifié deux fois — le travail net doit égaler la chaleur entrante moins la chaleur sortante, et le rendement doit rester sous 1 − T_min/T_max.
Limites à garder en tête
- Air froid, pas une simulation.
- Des chaleurs spécifiques constantes et des processus réversibles signifient ni chimie de combustion, ni calage de soupapes, ni frottement ; utilisez cette couche pour comparer des formes et vérifier des réponses de manuel, pas pour prédire la consommation de carburant d'un moteur.
- Les propriétés de repli portent une erreur connue.
- Sans CoolProp, les états à fluide réel viennent de tables intégrées (eau 5–20,000 kPa, R134a −40 à 90 °C) : l'enthalpie et l'entropie s'écartent d'environ 0.5–1% et le rendement d'environ un demi-point. Les entrées hors des tables sont refusées, jamais extrapolées.
- Ce qu'il ne fait pas.
- Ni transitoires de démarrage, ni dimensionnement de chaudière ou d'échangeur, ni modélisation de combustion, ni autres fluides frigorigènes que le R134a. Convertissez les pressions et températures saisies dans le convertisseur de pression et le convertisseur de température ; la simulation dynamique de systèmes vit dans l'Engineering Lab.
Le diesel d'apparence efficace n'est pas la forme efficace
La bande comparative à r = 8 et q_in = 1800 kJ/kg affiche Atkinson 66.64%, Otto 56.47%, Diesel 40.10% — le cycle diesel arrive en dernier, pas en premier. L'apport de chaleur à pression constante en fait le moins efficace des trois à rapport de compression et chaleur fournie identiques ; le préréglage r = 18 atteint 63.158% uniquement grâce au rapport plus élevé. L'autre piège de nom est r lui-même : r_p = 8 de Brayton est un rapport de pressions (η 44.796%), pas le rapport de compression d'Otto r = 8 (η 56.472%), et les deux n'ont aucun lien.
Où cela s'inscrit
Vérifications de manuel et de devoirs
L'exemple 10-1 de Cengel est le préréglage Rankine : 3 MPa / 350 °C → 75 kPa donne η 25.80% contre 26.0% dans le manuel et un titre 0.863 contre 0.8861. L'écart vient du modèle de propriétés de repli déclaré ; charger CoolProp le resserre.
Moteurs, hybrides et pompes à chaleur
Otto à r = 8 donne 56.472%, et r = 16 déclenche l'avertissement de limite de cliquetis ; la détente complète d'Atkinson atteint 66.637% au même r, c'est pourquoi les hybrides l'utilisent. Le R134a à −20 / 40 °C donne un COP de 2.58 en froid, 3.58 en pompe à chaleur, et une charge de 3.5 kW appelle 1.356 kW.
Confidentialité
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Références
- Wikipedia, Otto cycle — η = 1 − r^(1−γ). en.wikipedia.org （访问日期：2026-10-01）
- Wikipedia, Diesel cycle — le rapport de coupure et la limite r_c → 1. en.wikipedia.org （访问日期：2026-10-01）
- Wikipedia, Brayton cycle — rapport de pressions, travail de retour et régénération. en.wikipedia.org （访问日期：2026-10-01）
- Wikipedia, Rankine cycle — resurchauffe et régénération par eau d'alimentation. en.wikipedia.org （访问日期：2026-10-01）
- Wikipedia, Vapor-compression refrigeration — COP et détendeur. en.wikipedia.org （访问日期：2026-10-01）
- Bell et al., CoolProp (Ind Eng Chem Res 53:2498–2508, 2014) — le backend facultatif de propriétés à EOS de Helmholtz. coolprop.org （访问日期：2026-10-01）
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